Урок по астрономии
Тема: «Небесные координаты» (технологическая карта урока)

Планируемые образовательные результаты

Конспект урока

Выбираем картинку, отвечаем на вопрос. Проверяем правильность и полноту ответа.
1. Как называется данное созвездие? Что называется созвездием и сколько созвездий на небесной сфере?
Созвездием называется участок небесной сферы, границы которого определены специальным решением Международного астрономического союза (МАС). Всего на небесной сфере 88 созвездий.

2. Как называется данное созвездие?
Созвездие Водолея.

3. Как называется созвездие? И каково его происхождение?
Весы. Одно из неживых зодиакальных созвездий. Происхождение названия этого созвездия связывают также миф о богине Фемиде. Не только громовержец Зевс хранит законы Олимпа, но и мать Прометея, богиня Фемида. Она созывает на вечном Олимпе собрания богов и следит за порядком и законом. В руках у нее весы - знак правосудия.
4. Что такое небесная сфера?
Воображаемая сфера произвольного радиуса с центром в произвольной точке, на поверхности которой нанесены положения светил так, как они видны на небе в некоторый момент времени из данной точки.

5. Как называется кажущееся явление? Что такое ось мира?
Кажущееся явление вращения небесной сферы вокруг полярной звезды отражает действительное вращение земного шара вокруг своей оси. Ось параллельная оси видимого вращения небесной сферы, называют осью мира.

6 . Как называется самая яркая звезда в созвездии Волопаса .
Созвездие Волопаса, самая яркая звезда этого созвездия Арктур. Её можно найти по продолжению хвоста Большой медведицы.

7. Что называют эклиптикой?
Годичный путь Солнца, проходящего через 12 зодиакальных созвездия.

8. Чем отличаются планеты от звёзд при наблюдении невооружённым глазом?
И планета, и звезда характеризуются свечением, по которому, могут быть замечены с Земли. Однако звезда - это самосветящийся объект. В то время как планета светится за счет света, отраженного от звезд. Стало быть, излучение планет в разы слабее звездного. Для звезд более характерно мерцание, вызванное колебанием воздуха. Планеты, в свою очередь, светят равномерно, хоть и более тускло.

9. Что такое видимая звёздная величина?
Видимая звёздная величина m указывает поток излучения вблизи наблюдателя, т. е. наблюдаемую яркость небесного источника, которая зависит не только от реальной мощности объекта, но и от расстояния до него.

Основная часть:
Как точно описать положение светила на небе? Куда направить свой взгляд или телескоп, чтобы увидеть то, что интересует наблюдателя.
Математики давно применяют способ описания точки в пространстве с помощью системы координат. Существуют такие системы координат, в которых положение объекта характеризуется не линейные, а угловые. (Географические координаты - широта и долгота - являются углами, определяющими положение точки на поверхности Земли.
Для описания взаимных положений видимых движений светил удобно разместить все светила на внутренней поверхности воображаемой сферы в центре наблюдатель. Такая сфера получила название небесной.
Ось, параллельная оси видимого вращения небесной сферы, называют осью мира.
Ось мира пересекает небесную сферу в двух точках - полюсах мира.

Из «Небесного атласа» А. Целлариуса 1660 г. Армиллярная сфера Тихо Браге

Небесный экватор и небесный меридиан.
Небесным экватором называется большой круг, перпендикулярный оси мира.
Небесным меридианом называется большой круг небесной сферы, проходящий через полюс мира Р, южный полюс мира Р".

Горизонтальная система координат: Основной плоскостью горизонтальной системы координат является математический горизонт NWSE , а отчёт ведётся от Z зенита и от одной из точек математического горизонта. Одной координатной является зенитное расстояние z (Зенитное расстояние к югу zв = φ - δ; к северу zн = 180 - φ - δ) или высота светила над горизонтом h . Высотой h светила М называется высота вертикального круга mМ от математического горизонта до светила, или центральный угол mOM между плоскостью математического горизонта и направлением на светило М . Высоты отсчитываются от 0 до 90 к зениту и от 0 до -90 к надиру. Зенитным расстоянием светила называется дуга вертикального круга ZM от светила до зенита . z + h = 90 (1). Положение самого вертикального круга определяется дугой координатной - азимутом А . Азимутом А называется дуга математического горизонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило. Азимуты отсчитывается в сторону вращения небесной сферы , т.е. к западу от точки юга, в пределах от 0 до 360. Система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов.

Первая экваториальная система координат: Начало отсчёта - точка небесного экватора Q . Одной координатной является склонение. Склонением называется дуга mM часового круга PMmP′ от небесного экватора до светила. Отсчитываются от 0 до +90 к северному полюсу и от 0 до -90 к южному. p + = 90 . Положение часового круга определяется часовым углом t . Часовым углом светила М называется дуга небесного экватора Qm от верхней точки Q небесного экватора до часового круга PMmP′, проходящего через светило. Часовые углы отсчитываются в сторону суточного обращения небесной сферы, к западу от Q в пределах от 0 до360 или от 0 до 24 часов. Система координат используется в практической астрономии для определения точного времени и суточного вращения неба. Определяет Суточное движение Солнца, Луны и других светил.

Вторая экваториальная система координат: Одной координатной является склонение , другой прямое восхождение α . Прямое восхождение α светила М называется дуга небесного экватора ♈ m от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило. Отсчитывается в сторону противоположную суточному вращению в пределах от 0 до до 360 или от 0 до 24 часов. Система используется для определения звёздных координат и составления каталогов. Определяет годичное движение Солнца и других светил.

Высота полюса мира над горизонтом, высота светила в меридиане
Высота полюса мира над горизонтом всегда равна астрономической широте места наблюдателя:
Если склонение светила меньше географической широты, то оно кульминирует к югу от зенита на z = φ - δ или на высоте h = 90 - φ + δ
Если склонение светила равно географической широте, то оно кульминирует в зените и z = 0, а h = + 90
Если склонение светила больше географической широты, то оно кульминирует к северу от зенита на z = с - φ или на высоте h = 90 + φ - с

Задача 1.
Звезды с каким склонением будут кульминировать в зените на широте Москвы (55° 45′ с.ш. 37° 37′ в.д.)?

Вспоминаем самые необходимые формулы для решения задач на связь широты, высоты и склонения:
К югу от зенита - h вк =90 ∘ −φ+δ , или иначе h вк =90 ∘ +(δ−φ) &
h нк =δ−(90 ∘ −φ) , или иначе h нк =δ+φ−90 ∘ .
К северу от зенита - h вк =90 ∘ −δ+φ , или иначе h вк =90 ∘ −(δ−φ) .
h нк =δ−(90 ∘ −φ) , или иначе h нк =δ+φ−90 ∘ .
В зените на широте Москвы светила будут в верхней кульминации. Подумайте, а могут быть в нижней? Поэтому мы применяем формулу для верхней кульминации. Какую? К югу или к северу от зенита? Очевидно, что формулы высоты верхней кульминации к югу или к северу от зенита не должны иметь разрыва в переходной точке (h = 90°). Из формул видно, что можно применять любую.
h ю =90 ∘ +(δ−φ)=h с =90 ∘ −(δ−φ)=90 ∘ - высота зенита. Из формул видно, что δ = φ . Ответ 55° 45′
Задача 2.
На какой высоте находится Полюс мира на широте Москвы (55° 45′ с.ш. 37° 37′ в.д.)?

Полюс мира примечателен тем, что имеет склонени δ = 90 ∘ .
Звезда, находящаяся в полюсе мира будет иметь постоянную высоту h = φ .
Попробуйте это вывести из формул верхней и нижней кульминации. Какую формулу надо выбрать? Подойдет ли любая формула и почему?
Задача 3.
Какое склонение имеет незаходящая звезда, которая едва касается горизонта на широте Москвы (55° 45′ с.ш. 37° 37′ в.д.)? Оптическими эффектами пренебречь.

По условию звезда на широте Москвы незаходящая, но тем не менее иногда касается горизонта. В какой момент это может случиться? Видно, что в момент нижней кульминации, т.к. в момент верхней кульминации ее высота будет не меньше. Запишем формулу высоты в нижней кульминации: h нк =δ+φ−90 0
Чему равна высота на горизонте? Правильно, нулю. Отсюда склонение и широта комплементарны до 90 0 (δ+φ=90 0 ). Ответ: 37° 37′

Д.З. § 4
Карточка 1. Чему равно склонение точки зенита на географической широте Минска (ᵠ = 53 о 54 / )?
Карточка 2. В каком созвездии сегодня находится Полюс Эклиптики? На каких географических параллелях звезда Капелла (δ=+45°58") не заходит за горизонт, никогда не видна и в нижней кульминации проходит в надире?

Карточка 3. Определить зенитное расстояние, высоту, азимут и часовой угол звезды Капеллы (а Возничего) в верхней и нижней кульминации на северном тропике (φ=+23°27"), на географической широте φ=+45°58" и на северном полярном круге (φ=+66°33"). Склонение Капеллы δ=+45°58".

Небесные координаты

числа, с помощью которых определяют положение светил и вспомогательных точек на небесной сфере (См. Небесная сфера). В астрономии употребляют различные системы Н. к. Каждая из них по существу представляет собой систему полярных координат (См. Координаты) на сфере с соответствующим образом выбранным полюсом. Систему Н. к. задают большим кругом небесной сферы (или его полюсом, отстоящим на 90° от любой точки этого круга) с указанием на нём начальной точки отсчёта одной из координат. В зависимости от выбора этого круга системы Н. к. называлась горизонтальной, экваториальной, эклиптической и галактической. Н. к. употреблялись уже в глубокой древности. Описание некоторых систем содержится в трудах древнегреческого геометра Евклида (около 300 до н. э.). Опубликованный в «Альмагесте» Птолемея (См. Птолемей) звёздный каталог Гиппарх а содержит положения 1022 звёзд в эклиптической системе Н. к.

В горизонтальной системе основным кругом служит математический, или истинный, горизонт NESW (рис. 1 ), полюсом - зенит Z места наблюдения. Для определения положения светила σ проводят через него и Z большой круг, называется кругом высоты, или вертикалом, данного светила. Дуга Z σ вертикала от зенита до светила называется его зенитным расстоянием z и является первой координатой; z может иметь любое значение от 0° (для зенита Z ) до 180° (для надира Z" ). Вместо z пользуются также высотой светила h, равной дуге круга высоты от горизонта до светила. Высота отсчитывается в обе стороны от горизонта от 0° до 90° и считается положительной, если светило находится над горизонтом, и отрицательной - если светило под горизонтом. При таком условии всегда справедливо соотношение z + h = 90°. Вторая координата - азимут А - есть дуга горизонта, отсчитываемая от точки севера N по направлению к востоку до вертикала данного светила (в астрометрии азимут часто отсчитывают от точки юга S к западу). Эта дуга NESM измеряет сферический угол при Z между небесным меридианом и вертикалом светила, равный двугранному углу между их плоскостями. Азимут может иметь любое значение от 0° до 360°. Существенной особенностью горизонтальной системы является её зависимость от места наблюдения, т.к. зенит и математический горизонт определяются направлением отвесной линии, различным в разных точках земной поверхности. Вследствие этого координаты даже весьма удалённого светила, наблюдаемого одновременно из разных мест земной поверхности, различны. В процессе движения по суточной параллели каждое светило дважды пересекает меридиан; прохождения его через меридиан называются кульминациями. В верхней кульминации z бывает наименьшим, в нижней - наибольшим. В этих пределах z изменяется в течение суток. Для светил, имеющих верхнюю кульминацию к югу от Z , азимут А в течение суток меняется от 0° до 360°. У светил же, кульминирующих между полюсом мира Р и Z, азимут изменяется в некоторых пределах, определяемых широтой места наблюдения и угловым расстоянием светила от полюса мира.

В первой экваториальной системе основным кругом служит небесный экватор Q ϒ Q’ (рис. 2 ), полюсом - полюс мира Р , видимый из данного места. Для определения положения светила σ проводят через него и Р большой круг, называемый часовым кругом, или кругом склонений. Дуга этого круга от экватора до светила есть первая координата - склонение светила δ. Склонение отсчитывается от экватора в обе стороны от 0° до 90°, причём для светил Южном полушария δ принимается отрицательным. Иногда вместо склонения берётся полярное расстояние р, равное дуге Р σ круга склонений от Северного полюса до светила, которая может иметь любое значение от 0° до 180°, так что всегда справедливо соотношение: р + δ = 90°. Вторая координата - часовой угол t - есть дуга экватора QM, отсчитываемая от расположенной над горизонтом точки Q пересечения его с небесным меридианом в направлении вращения небесной сферы до часового круга данного светила. Эта дуга соответствует сферическому углу при Р между направленной к точке юга дугой меридиана и часовым кругом светила. Часовой угол неподвижного светила изменяется в течение суток от 0° до 360°, тогда как склонение остаётся постоянным. Так как изменение часового угла пропорционально времени, то он служит мерой времени (см. Время), откуда и происходит его название. Часовой угол почти всегда выражают в часах, минутах и секундах времени так, что 24 ч соответствуют 360°, 1 ч соответствует 15° и т.д. Обе описанные системы - горизонтальная и первая экваториальная - называемые местными, так как координаты в них зависят от места наблюдения.

Вторая экваториальная система отличается от вышеописанной лишь второй координатой. Вместо часового угла в ней употребляется прямое восхождение светила α - дуга ϒ М небесного экватора, отсчитываемая от точки весеннего равноденствия ϒ в направлении, обратном вращению небесной сферы, до круга склонений данного светила (рис. 2 ). Она измеряет сферический угол при Р между кругами склонений, проходящими через точку ϒ и данное светило. Обычно ее выражается в часах, минутах и секундах времени и может иметь любое значение от 0 ч до 24 ч. Так как точка ϒ участвует во вращении небесной сферы, то обе координаты достаточно удалённого и неподвижного светила в этой системе не зависят от места наблюдения.

В эклиптической системе основным кругом служит эклиптика Е ϒ E" (рис. 3 ), полюсом - полюс эклиптики П. Для определения положения светила σ проводят через него и точку П большой круг, называемый кругом широты данного светила. Его дуга от эклиптики до светила называется эклиптической, небесной или астрономической, широтой β, является первой координатой. Отсчитывается β от эклиптики в направлении к её Северному и Южному полюсам; в последнем случае её считают отрицательной. Вторая координата - эклиптическая, небесная или астрономическая, долгота λ - дуга ϒ М эклиптики от точки ϒ до круга широты данного светила, отсчитываемая в направлении годичного движения Солнца. Она может иметь любое значение от 0° до 360°. Координаты β и λ точек, связанных с небесной сферой, не меняются в течение суток и не зависят от места наблюдений.

В галактической системе основным кругом служит галактический экватор BDB" (рис. 4 ), т. е. большой круг небесной сферы, параллельный плоскости симметрии видимого с Земли Млечного Пути, полюсом - полюс Г этого круга. Положение галактического экватора на небесной сфере может быть определено лишь приближённо. Обычно оно задаётся экваториальными координатами его Северного полюса, принимаемыми α = 12 ч 49 м и δ = +27,4° (для эпохи 1950,0). Для определения положения светила (проводят через него и точку Г большой круг, называемый кругом галактической широты. Дуга этого круга от галактического экватора до светила, называемого галактической широтой b, является первой координатой. Галактическая широта может иметь любое значение от +90° до -90°; при этом знак минус соответствует галактическим широтам светил того полушария, в котором находится Южный полюс мира. Вторая координата - галактическая долгота l - есть дуга DM галактического экватора, отсчитываемая от точки D пересечения его небесным экватором до круга галактической широты светила; галактическая долгота l отсчитывается в направлении возрастающих прямых восхождений и может иметь любое значение от 0° до 360°. Прямое восхождение точки D равно 18 ч 49 м. Из наблюдений с помощью соответствующих инструментов определяют координаты первых трёх систем. Эклиптические и галактические координаты получаются путём вычислений из экваториальных.

Для сравнения Н. к. светил, наблюдаемых в разных точках Земли или в разное время года - из разных точек орбиты Земли, эти координаты, учитывая Параллакс , приводят или к центру Земли, или к центру Солнца. Вследствие прецессии (См. Прецессия) и нутации (См. Нутация) медленно изменяется ориентация в пространстве плоскостей небесного экватора и эклиптики, определяющих основные круги в ряде систем Н. к., перемещаются начальные точки отсчёта координат. В результате этого значения Н. к. также медленно изменяются. Поэтому для определения точного места светил на небесной сфере указывают момент времени («эпоху»), для которого определено положение небесного экватора и эклиптики. На положение светил в выбранной системе Н. к. оказывают влияние Аберрация света , являющаяся следствием движения Земли по орбите (годичная аберрация), и движения наблюдателя из-за вращения Земли (суточная аберрация), а также Рефракция света в атмосфере. Н. к. светил изменяются также и вследствие их собственных движений.

Наблюдения изменений Н. к. привели к величайшим открытиям в астрономии, которые имеют огромное значение для познания Вселенной. К ним относятся явления прецессии, нутации, аберрации, параллакса, собственных движений звёзд и др. Н. к. позволяют решать задачу измерения времени, определять географические координаты различных мест земной поверхности. Широкое применение находят Н. к. при составлении различных звёздных каталогов, при изучении истинных движений небесных тел - как естественных, так и искусственных - в небесной механике и астродинамике и при изучении пространственного распределения звёзд в проблемах звёздной астрономии.

В. П. Щеглов.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Небесные координаты" в других словарях:

Большой Энциклопедический словарь

Величины, определяющие положение светила на небесной сфере. В горизонтной системе координат положение светила определяется высотой и азимутом, в экваториальной системе координат склонением и часовым углом (1 я система экваториальных координат)… … Морской словарь

небесные координаты - Углы, с помощью которых определяют положение небесных светил на небесной сфере, измеряются дугами больших кругов или углами при центре небесной сферы, выражаемыми в градусах или в часовой мере из расчета 1 час = 15°. → Рис. 51 … Словарь по географии

Система небесных координат используется в астрономии для описания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты светил или точек задаются двумя угловыми величинами (или дугами), однозначно определяющими положение… … Википедия

Числа, с помощью к рых определяют положение светил и вспомогат. точек на небесной сфере. В горизонтальной системе (рис. 1) Н. к. осн. кругом служит истинный горизонт SWNE, полюсом зенит Z места наблюдений. Координаты: азимут Л, отсчитываемый от… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Числа, заданием которых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют несколько сферических систем небесных координат: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные небесные… … Энциклопедический словарь

Числа, заданием которых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют несколько сферических систем небесных координат: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные небесные… … Астрономический словарь

небесные координаты - dangaus koordinatės statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. celestial coordinates vok. Himmelskoordinaten, f rus. небесные координаты, f pranc. coordonnées célestes, f … Fizikos terminų žodynas

Числа, заданием к рых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют неск. сферич. систем Н.к.: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные Н.к. определяют из наблюдений,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Координаты величины, определяющие положение точки (тела) в пространстве (на плоскости, на прямой). Совокупность координат всех точек пространства является системой координат. В Викисловаре есть статья «координата» Понятие и слово… … Википедия

1 Основные положения небесной сферы

Для определения видимого положения небесных тел и изучения их движения в астрономии вводится понятие небесная сфера . Сфера имеет произвольные размеры и произвольный центр. В её центр в точке О помещён наблюдатель, а вращение сферы повторяет вращение небесного свода. Прямая ZOZ′ обозначает отвесную линию для наблюдателя, где бы он не находился. Верхняя точка над головой наблюдателя Z называется Зенит , а противоположная её точка Z′ - называется Надир . Большой круг SWNE перпендикулярен отвесной линии называется истинным горизонтом или математический горизонт . Математический горизонт делит сферу на две половины, видимую и невидимую для наблюдателя. Линия РР′ - называется ось мира , вокруг этой оси происходит вращение небесной сферы . Плоскость ЕQWQ′ перпендикулярна к оси мира называется небесный экватор . Он делит небесную сферу на два полушария - северное и южное . Большой круг небесной сферы PZQSP′Z′Q′N называется небесным меридианом . Небесный меридиан делит небесную сферу на Восточное и Западное полушарие. Линия NOS называется полуденной линией.

Положение основных элементов небесной сферы относительно друг друга зависит от географической широты места наблюдателя. Под углом к плоскости математического горизонта расположена ось мира РР ′. Положения светил на небе определяется по отношению к основным плоскостям и связанным с ними линиями и точками небесной сферы и выражается количественно двумя величинами (центральными углами или дугами больших кругов ) которые называются небесными координатами .

2 Горизонтальная система координат

Основной плоскостью горизонтальной системы координат является математический горизонт NWSE , а отчёт ведётся от Z зенита и от одной из точек математического горизонта. Одной координатной является зенитное расстояние z (Зенитное расстояние к югу zв = φ - δ; к северу zн = 180 - φ - δ) или высота светила над горизонтом h . Высотой h светила М называется высота вертикального круга mМ от математического горизонта до светила, или центральный угол mOM между плоскостью математического горизонта и направлением на светило М . Высоты отсчитываются от 0 до 90 к зениту и от 0 до -90 к надиру. Зенитным расстоянием светила называется дуга вертикального круга ZM от светила до зенита . z + h = 90 (1). Положение самого вертикального круга определяется дугой координатной - азимутом А . Азимутом А называется дуга математического горизонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило. Азимуты отсчитывается в сторону вращения небесной сферы , т.е. к западу от точки юга, в пределах от 0 до 360. Система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов.

3 Первая экваториальная система координат

Начало отсчёта - точка небесного экватора Q . Одной координатной является склонение. Склонением называется дуга mM часового круга PMmP′ от небесного экватора до светила. Отсчитываются от 0 до +90 к северному полюсу и от 0 до -90 к южному. p + = 90 . Положение часового круга определяется часовым углом t . Часовым углом светила М называется дуга небесного экватора Qm от верхней точки Q небесного экватора до часового круга PMmP′, проходящего через светило. Часовые углы отсчитываются в сторону суточного обращения небесной сферы, к западу от Q в пределах от 0 до360 или от 0 до 24 часов. Система координат используется в практической астрономии для определения точного времени и суточного вращения неба. Определяет Суточное движение Солнца, Луны и других светил.

4 Вторая экваториальная система координат

Одной координатной является склонение , другой прямое восхождение α . Прямое восхождение α светила М называется дуга небесного экватора ♈m от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило. Отсчитывается в сторону противоположную суточному вращению в пределах от 0 до до 360 или от 0 до 24 часов. Система используется для определения звёздных координат и составления каталогов. Определяет годичное движение Солнца и других светил.

5 Высота полюса мира над горизонтом, высота светила в меридиане

Высота полюса мира над горизонтом всегда равна астрономической широте места наблюдателя:

1. Если склонение светила меньше географической широты , то оно кульминирует к югу от зенита на z = φ - δ или на высоте h = 90 - φ + δ
2. Если склонение светила равно географической широте , то оно кульминирует в зените и z = 0 , а h = + 90
3. Если склонение светила больше географической широты , то оно кульминирует к северу от зенита на z = с - φ или на высоте h = 90 + φ - с

6 Условия для восхода и заката светил

незаходящие светила .

кульминацией светила .

верхняя кульминация , если нижнюю - нижняя кульминация .

Для наблюдателя на полюсах будут только незаходящие светила .

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила .

Если светило пересекает верхнюю часть меридиана - наступает верхняя кульминация , если нижнюю - нижняя кульминация .

ницы часовой меры углов не следует смешивать с одинаковыми по названию и обозначению единицами меры времени, так как углы и промежутки времени - разнородные величины. Часовая мера углов имеет простые соотношения с градусной мерой:

ваториальной системе координат. Представим себе, что

ра, пока она не пересечет небесную сферу, получим на сфере линию небесного экватора.

Земля вращается вокруг своей оси с запада на во-

сток, и полный ее оборот составляет одни сутки. Наблюдателю на Земле кажется, что небесная сфера со

западе. В дальнейшем мы будет рассматривать вместо действительного вращения Земли вокруг оси суточное вращение небесной сферы. Оно происходит по ходу часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса мира.

Зрительно представить себе небесную сферу легче, если взглянуть.на нее снаружи, как показано на рис. 2. Кроме того, на ней показан след пересечения плоскости земной орбиты, или плоскости эклиптики, с небесной сферой. Земля совершает полный оборот по орбите вокруг Солнца за один год. Отражением этого годичного обращения является видимое годичное движение Солнца по небесной сфере в той же плоскости, т. е. по эклиптике J F JL - F J T . Каждые сутки Солнце перемещается среди звезд по эклиптике к востоку примерно на один градус дуги, совершая полный оборот за год. Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух диаметрально противоположных точках, .называемых точками равноденствий: Т - точка весеннего равноденствия и - - точка осеннего равноденствия. Когда Солнце бывает в этих точках, то везде на Земле оно восходит точно на востоке, заходит точно на западе, а день и ночь равны 12 ч. Такие сутки называются равноденствиями, и приходятся они на 21 марта и 23 сентября с отклонением от этих дат не менее одних суток.

Плоскости географических меридиа-нов, продолженные до пересечения е небесной сферой, образуют в пересечении с ней небесные меридианы. Небесных меридианов бесчисленное множество. Среди н.их необходимо выбрать начальный аналогично тому, как на Земле принят за нулевой - меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию. За такую линию отсчета в астрономии принят небесный меридиан, проходящий через точку весеннего равноденствия и именуемый кругом склонения точки весеннего равноденствия. Небесные меридианы, проходящие через места положения светил, называются кругами склонений этих светил,

В экваториальной системе координат основными кругами являются небесный экватор и круг склонения точки Y. Положение любого светила в этой системе координат определяется прямым восхождением и склонением.

П р я м о е в о с х о ж д е н и е а - это сферический угол при Полюсе мира между кругом склонения точки весеннего равноденствия и кругом склонения светила, считаемый в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы.

Прямое восхождение измеряется дугой небесного

нии небесной сферы, поэтому а не зависит от суточного вращения небесной сферы.

и направлением на светило. Измеряется склонение соответствующей дугой круга склонения от небесного экватора до места светила. Если светило находится в северной полусфере (к северу от небесного экватора), его склонению приписывают наименование N, а если в южной- наименование 5. При решении астрономических задач знак плюс придают величине склонения, одноименной широте места наблюдения. В Северном полушарии Земли северное склонение считают положительным, а южное склонение - отрицательным. Склонение светила может изменяться от 0 до ±90°. Склонение каждой точки небесного экватора равно 0°. Склонение Северного полюса мира равно 90°.

Любое светило совершает в течение суток полный оборот вокруг Полюса мира по своей суточной параллели совместно с небесной сферой, поэтому б, как и а, не зависит от ее вращения. Но если светило имеет дополнительное движение (например, Солнце или планета) и перемещается по небесной сфере, то его экваториальные координаты изменяются.

Значения а и б отнесены к наблюдателю, как бы находящемуся в центре Земли. Это позволяет пользоваться экваториальными координатами светил в любом месте Земли.

§ 3. Горизонтальная система координат

Центр небесной сферы можно перенести в любую

круги, именуемые вертикалами. Любой вертикал про-

щий через местоположение светила, называют вертикалом светила.

меридиана наблюдателя с плоскостью истинного горизонта называется полуденной линией. Ближайшая к Северному полюсу мира точка пересечения полуденной

через точки востока и запада, называют первым вертикалом. Его плоскость перпендикулярна плоскости меридиана наблюдателя. Небесную сферу обычно изо-

так как в конечном итоге астрономические азимуты направлений определяются для геодезических целей, то удобнее принять в этой книге сразу геодезический счет азимутов. Они измеряются дугами истинного горизонта от точки севера до вертикала светила по ходу ча-

центре сферы между направлением в зенит и направлением на светило. Зенитное расстояние измеряется дугой вертикала светила от точки зенита до места светила. Зенитное расстояние всегда положительно и изменяет величину от 0 до 180°.

Вращение Земли вокруг своей оси с запада на восток вызывает видимое суточное вращение светил вокруг полюса мира вместе со всей небесной сферой. Это

Звёздный купол для земного наблюдателя находится в непрерывном вращении. Если, будучи в Северном полушарии планеты, в безлунную и безоблачную ночь достаточно долго смотреть в северную часть неба, станет заметно, что вся бриллиантовая россыпь звёзд вращается вокруг одной неприметной тусклой звёздочки (это только неучи рассказывают, что Полярная звезда - самая яркая). Часть светил скрывается за горизонтом в западной части небосклона, их место занимают другие.

Карусель длится до самого утра. Но на следующий день, в это же время, каждая звёздочка вновь оказывается на своём месте. Координаты звёзд относительно друг друга изменяются столь медленно, что для людей они кажутся вечными и неподвижными. Не случайно наши предки представляли себе небо твёрдым куполом, а звёзды - отверстиями в нём.

Странная звезда - точка отсчёта

Давным-давно наши предки обратили внимание на одну странную звёздочку. Особенностью её является неподвижность на небесном склоне. Она как бы зависла в одной точке над северной кромкой горизонта. Все же остальные небесные светила описывают вокруг неё правильные концентрические окружности.

В каких только образах не представала эта звезда в воображении древних астрономов. Например, у арабов она считалась золотым колом, вбитым в небесную твердь. Вокруг же этого кола скачет золотой жеребец (мы называем Большой Медведицей), привязанный к нему золотым арканом (созвездие Малой Медведицы).

Именно с этих наблюдений и берут своё начало небесные координаты. Вполне естественно и логично неподвижная звезда, которую мы называем Полярной, стала для астрономов отправной точкой определения местоположения объектов на небесной сфере.

Кстати, нам, жителям Северного полушария, крупно повезло со звёздным компасом. Волею случая, из тех, что бывают один на миллион, точно на линии оси вращения планеты находится наша Полярная звезда, благодаря которой в любом месте полушария легко можно определить точное положение относительно сторон света.

Первые звёздные координаты

Не сразу появились технические средства для точного измерения углов и расстояний, однако хоть как-то систематизировать и рассортировать звёзды люди стремились давно. И пусть приборы, которыми владела древняя астрономия, координаты звёзд в привычном для нас оцифрованном виде определять не позволяли, это с лихвой компенсировалось воображением.

Издревле жители всех частей света делили звёзды на группы, именуемые созвездиями. Чаще всего созвездиям давались имена исходя из внешнего сходства с теми или иными предметами. Так созвездие Большой Медведицы славяне называли просто ковшом.

Но наибольшее распространение получили названия созвездий, данные в честь персонажей древнегреческого эпоса. Можно, пусть и с некоторой натяжкой, сказать, что названия созвездий и звёзд на небе и есть их первые примитивные координаты.

Жемчужины неба

Не обошли своим вниманием астрономы и самые красивые яркие звёзды. Они также получили названия в честь эллинских богов и героев. Так альфа и бета созвездия Близнецов названы соответственно Кастор и Поллукс по именам сыновей Зевса, громовержца, рождённых после его очередного любовного приключения.

Особого внимания заслуживает звезда Алголь, альфа По преданию, этот герой, одолев в смертельной битве исчадие мрачного Тартара - горгону Медузу, взглядом обращающую всё живое в камень, захватил с собой её голову в качестве своеобразного оружия (глаза даже отрубленной головы продолжали «работать»). Так вот, звезда Алголь является в созвездии глазом этой самой и это не совсем случайно. Древнегреческие наблюдатели обратили внимание на периодические изменения яркости Алголь (двойная звёздная система, компоненты которой периодически перекрывают друг друга для земного наблюдателя).

Естественно, «подмигивающая» звезда и стала глазом сказочного монстра. Координаты звезды Алголь на небосклоне: прямое восхождение - 3 ч 8 мин, склонение +40°.

Небесный календарь

Но не следует забывать, что Земля вращается не только вокруг своей оси. Каждые 6 месяцев планета оказывается с другой стороны Солнца. Картина ночного неба при этом, естественно, меняется. Это издавна стало использоваться звездочётами для точного определения времён года. Например, в Древнем Риме учащиеся с нетерпением ждали, когда на утреннем небе станет появляться Сириус (его название у римлян звучало Каникула), ибо в эти дни их отпускали домой на отдых. Как видно, звёздное название этих ученических отпусков сохранилось по сей день.

Кроме школьных каникул, положение объектов на небосклоне определяло начало и окончание морских и речных навигаций, давало старт военным походам, сельскохозяйственным мероприятиям. Авторами первых подробных календарей в разных частях света являлись именно астрологи, звездочёты, жрецы храмов, научившиеся точно определять координаты звёзд. На всех континентах, где находятся остатки древних цивилизаций, обнаруживаются целые каменные комплексы, построенные для и измерений.

Горизонтальная система координат

Показывает координаты звёзд и других объектов на небесной сфере в режиме «здесь и сейчас» относительно горизонта. Первая координата - это высота объекта над горизонтом. Величина угловая, измеряется в градусах. Максимальное значение +90° (зенит). Нулевое значение координаты имеют светила, расположенные на линии горизонта. И наконец, минимальное значение высоты -90° имеют объекты, находящиеся в точке надира или у наблюдателя «под ногами» - зенит наоборот.

Второй координатой служит азимут − угол между горизонтальными линиями, направленными на объект и на север. Ещё эту систему называют топоцентрической из-за привязки координат к определённой точке на земном шаре.

Система не лишена недостатков. Обе координаты каждой звезды в ней меняются ежесекундно. Поэтому она мало подходит для описания, скажем, расположения звёзд в созвездиях.

Звёздные ГЛОНАСС и GPS

А как же используется такая система? Если перемещаться по планете на достаточно большие расстояния, звёздная картинка, безусловно, будет меняться. Это было замечено ещё древними мореплавателями. У наблюдателя, стоящего на самом Северном полюсе, Полярная звезда окажется в зените, прямо над головой. А вот житель экватора сможет видеть Полярную только лежащей на линии горизонта. Перемещаясь же вдоль параллелей (с востока на запад), путешественник заметит, что точки и время восхода-заката тех или иных небесных объектов также изменятся.

Этим и научились пользоваться мореплаватели для определения своего местоположения в океанах. Измерив угол возвышения над горизонтом Полярной звезды, штурман судна получал значение широты. Используя точный хронометр, моряки сравнивали время местного полдня с эталонным (гринвичским) и получали долготу. Обе земные координаты, как видно, невозможно было получить, не вычислив координаты звёзд и других небесных тел.

При всей своей сложности и приблизительности описанная система определения местоположения в пространстве верой и правдой служила путешественникам на протяжении более чем двух веков.

Экваториальная первая система звёздных координат

В ней небесные координаты привязаны как к поверхности земли, так и к ориентирам на небосклоне. Первой координатой является склонение. Измеряется угол между линией, направленной на светило, и плоскостью экватора (плоскость, перпендикулярная оси мира - линии направления на Полярную звезду). Таким образом, для неподвижных объектов неба, таких как звёзды, эта координата всегда остаётся неизменной.

Второй координатой в системе будет угол между направлением на звезду и небесным меридианом (плоскость, в которой скрещиваются ось мира и отвес). Таким образом, вторая координата зависит от положения наблюдателя на планете, а также момента времени.

Использование этой системы весьма специфично. Ею пользуются при установке и отладке механизмов телескопов, смонтированных на поворотных платформах. Такой прибор может «следить» за объектами, вращающимися вместе с небесным куполом. Это делается для повышения времени экспозиции при фотографировании участков неба.

Экваториальная №2 звёздная

А как на небесной сфере определяют координаты звёзд? Для этого существует вторая экваториальная система. Оси её неподвижны относительно удалённых космических объектов.

Первой координатой, как и у первой экваториальной системы, является угол между светилом и плоскостью небесного экватора.

Вторая координата называется прямым восхождением. Это угол между двумя линиями, лежащими на плоскости небесного экватора и пересекающимися в точке его пересечения с осью мира. Первая линия прокладывается до точки весеннего равноденствия, вторая - до точки проекции светила на небесный экватор.

Угол прямого восхождения откладывается по дуге небесного экватора по часовой стрелке. Он может измеряться как в градусах от 0° до 360°, так и в системе «часы: минуты». Каждый час равен 15 градусам.

Как измерить прямое восхождение светила, показывает схема.

Какими ещё бывают координаты звёзд?

Для определения нашего места среди других звёзд ни одна из перечисленных выше систем не подходит. Положение ближайших светил учёные фиксируют в эклиптической системе координат. Она отличается от второй экваториальной тем, что базовой плоскостью является плоскость эклиптики (плоскость, в которой лежит земная орбита вокруг Солнца).

И наконец, для определения расположения ещё более далёких объектов, таких как галактики, туманности, используется галактическая система координат. Нетрудно догадаться, что в ней за основу взята плоскость галактики Млечный Путь (так называется наша родная спиральная галактика).

Так ли всё идеально?

Не совсем. Координаты полярной звезды, а именно склонение, составляет 89 градусов 15 минут. Это значит, что почти на градус она находится в стороне от полюса. Для ориентирования на местности, если заблудившийся человек ищет дорогу, такое расположение идеально, а вот для планирования курса судна, которому предстоит пройти тысячи миль, приходилось делать поправку.

Да и неподвижность звёзд - явление кажущееся. Тысячу лет назад (совсем немного по космическим меркам) созвездия имели совсем иные очертания.

Так учёные долго не могли определить, для чего в пирамиде Хеопса от погребальной камеры уходит наклонный туннель на поверхность одной из граней. Выручила астрономия. Координаты самых ярких звёзд в разные периоды времени были вычислены досконально, и астрономы подсказали, что в период строительства пирамиды точно на линии, куда «смотрит» этот туннель, находилась звезда Сириус - символ бога Осириса, знак вечной жизни.